DE3301118A1 - Magnetoakustischer geber fuer ultraschallwerkstoffpruefgeraet - Google Patents
Magnetoakustischer geber fuer ultraschallwerkstoffpruefgeraetInfo
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Description
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ultraschal !werkst off prüf geräte, und betrifft insbesondere
magnetoakustische Geber für Ultraschallwerkstoffprüfgerate.
Die vorliegende Erfindung kann zum Auffinden der Oberflächenfehler kleiner Abmessungen, solcher wie
Karte- und Ermüdungsrisse, Zusammensintern in den Schweissnähten der Teile und Erzeugnisse aus ferromagnetischen
Stoffen verwendet werden.
Die ferromagnetischen Stoffe, die in verschiedenen
Geräten und Ausrüstungen Anwendung finden, welche unter den Bedingungen aggressiver Medien, eines breiten Bereichs
der Temperaturen, Belastungen und des Drucks arbeiten, stellen erhöhte Forderungen an die Qualität sowohl
der Erzeugnisse selbst, als auch der Ausgangsstoffe. Eine der wichtigsten Prägen darunter ist das Auffinden
in den Erzeugnissen bzw. Ausgangsstoffen und Werkstücken der Oberflächenfehler kleiner Abmessungen,
welche im Herstellungsprozess bzw. bei der Nutzung der Teile und Baugruppen der Ausrüstungen unterschiedlicher
Bestimmung zum Vorschein kommen.
Es ist ein magnetoakustischer Geber zum Ultraschallwerkst
off prüf gerät bekannt, welcher eine av.f 'einem Prüfgut aufgestellte Induktivitätsspule enthält,
die in Form einer Wicklung mit einem Ferritkern gestaltet ist, in deren Induktivitätszone auf das Prüfgut
ein Magnetisierungssystem aufgestellt wird (s. z.3.
DE-PS 1938107, bekanntgemacht am 11.01.79).
Dieser Geber ist jedoch gegenüber den Fehlern kleiner geometrischer Abmessungen wenig empfindlich,
weil statische magnetische Felder solcher Fehler klein sind, ihre Wechselwirkung mit elastischen Schwingungen
aber, die sich im Prüfgut fortpflanzen, der Konstante
magnetoelastischer Wechselwirkung des Erzeugnisses proportional ist, welche in der Regel gering ist.
33011Ί8
-A-
Es ist ein magnetoakustischer Geber zum Ultraschallwerkst
offprüfgerät bekannt, welcher einen Magnet
und eine Induktivitätsspule enthält, die im vorgegebenen Abschnitt einer magnetostriktiven Platte, die auf
ein Prüfgut aufgelegt wird, entsprechend ein normales magnetisches Gleichfeld bzw. ein Wechselfeld erzeugen
(s. z.B. die am 20.08.81 im Deutschen Patentamt offengelegte DE-Anmeldung P.300.3961.3, die am 04.02.80
eingereicht wurde).
Dieser Geber ist jedoch beim Auffinden von Oberflächenfehlern
kleiner geometrischer Abmessungen, solcher wie Ermüdungs- und Härterisse, Zusammensintern in
den Schweissnähten in ferromagnetischen Erzeugnissen,
ungenügend empfindlich. Eine ungenügende Empfindlichkeit ist darauf zurückzuführen, dass das durch die
spiralförmige Flach-Induktivitätsspule zu erzeugende
radiale magnetische Wechselfeld mit einem statischen magnetischen Feld des Fehlers und elastischen Schwingungen,
die sich in der Platte fortpflanzen, nicht effektiv
zusammenwirkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetoakustischen Geber für ültraschallwerkstoffprüfgerät
zu entwickeln, dessen bauliche Gestaltung eine Erhöhung der Empfindlichkeit gege.iüber
den Oberflächenfehlern kleiner geometrischer Abmessungen in ferromagnetischen Erzeugnissen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem magnet
oakustischen Geber für Ultraschallwerkstoffprüfgerät,
v/elcher einen 'lagnet. und eine Induktivitätsspule enthält,
die im vorgegebenen Abschnitt einer magnetostriktiven
Platte, welche auf einem Prüfgut aufliegt, ein normales magnetisches Gleichfeld bzw. ein V/echselfeld
erzeugen, erfindungsgemäss, die Induktivitätsspule in
Form einer Solenoidspule gestaltet ist, welche bezüglieh der magnetostriktiven Platte so angeordnet ist,
dass sie darin ein tangentiales magnetisches Wechsel-
feld erzeugt, in der magnetostriktiven Platte selbst
Reflektoren für die sich in ihr fortpflanzenden elastir sehen Schwingungen angebracht sind, die senkrecht zur
Achse der Solenoidspule auf dem Wege der Portpflanzung
der Schwingungen angeordnet sind.
Die Reflektoren können bezüglich der Solenoidspule symmetrisch angeordnet werden.
Es ist wünschenswert, dass die Solenoidspule den T.lagnet umschliesst.
Bs ist zweckmässig, dass im Geber ein Konzentrator
des magnetischen Feldes vorgesehen wird, die Solenoidspule aber diesen Konzentrator umschliesst.
Es ist angebracht, dass die magnetostriktive Platte U-förmig gestaltet wird, und ihrem Inneren die
Solenoidspule angeordnet werden kann.
Es ist durchaus angebracht, dass im Geber eine Schutzvorrichtung vorgesehen wird, welche zwischen der
magnetostriktiven Platte und dem Prüfgut untergebracht
wird und welche an der Seite der Platte deren Form und an der Seite des Prüfgutes dessen Form wiedergibt.
Eine derartige bauliche Gestaltung des magnetoakustischen Gebers für Ultraschallwerkstoffprüfgerät
gewährt die Möglichkeit, elastische Schwingungen in • der magnetostriktiven Platte optimal anzuregen and aufzunehmen,
wodurch die Empfindlichkeit gegenüber den Oberflächenfehlern kleiner geometrischer Abmessungen
in ferromagnetischen Erzeugnissen erhöht wird.
Nachstehend sind in den Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Ss zeigt:
Fig. 1 ein Gesamtschema des magnetoakustischen
Gebers zum Ultraschallv/erkst off prüf gerät (eine Frontansicht);
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A ge-
mäss Fig. 1;
Fig. 3 ein Gesamtschema eines anderen Ausführungsbeispiels des magnetoakustischen Gebers zum
Ultraschallwerkstoffprüfgerät (eine Frontansicht
);
Mg. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeils B ge-
Mg. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeils B ge-
mäss Fig. 3;
Fig. 5 eine Gesamtschema eines weiteren Ausführungsbeispiels
des magnetoakustischen Gebers zum Ultraschallv/erkst off prüf gerät (eine
Frontansicht);
Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeils C gemäss
Fig. 5 (gewendet um 90° auf der Ebene
der Zeichnung).
Der magnetoakustische Geber zum Ultraschallwerkst off prüf gerät enthalt einen Magnet 1 (Fig. 1 und 2,
Pole S5E") und eine Induktivitätsspule 2, welche im vor--I^
gegebenen Abschnitt einer magnetostriktiven Platte 3S
die in Form einer Scheibe ausgeführt und auf einem ferromagne tischen Prüf gut 4 aufgelegt v/ird, das eine
gestreckte Platte darstellt, ein normales magnetisches Gleichfeld bzw. ein Wechselfeld erzeugen.
Die Induktivitätsspule 2 ist in Form einer SoIenoidspule
gestaltet (nachstehend Solenoidspule 2), welche bezüglich der magnetostriktiven Platte 3 so angeordnet
ist, dass sie darin ein tangentiales magnetisches Wechselfeld erzeugt. In dem zu beschreibenden
Ausiührungsbeispiel umschliesst die Solenoidspule den
Tagnet 1.
In der magnetostriktiven Platte 3 (Fig. 2) selbst sind Reflektoren 5 der sich in ihr fortpflanzenden
elastischen Schwingungen ausgeführt, welche senkrecht zur Achse der Solenoidspule auf dem Wege der Fortpflanzung
elastischer Schwingungen angebracht sind. Die Reflektoren 5 sind symmetrisch bezüglich der Solenoidspule
angeordnet. In dem zu beschreibenden Ausführungsbeispiel stellen die Reflektoren 5 Schlitze dar,
die im Körper der Platte 3 angebracht sind.
In einem anderen Ausfuhrungsbeispiel des magnetoakustischen
Gebers ist ein Konzentrator 6 (Fig. 3) des magnetischen Feldes vorgesehen. Sine Induktivitätsspule 7 ist wie auch im Geber gemäss Fig. 1 und 2 in
■ Form einer Solenoidspule (nachstehend Solenoidspule 7), wie es in Fig. 3-dargestellt ist, gestaltet, welche
schon den Konzentrator 6 umschliesst. Eine magnetostriktive Platte 8 (Fig. 4) stellt eine rechtwinklige
Platte dar, als Reflektoren 9 der sich in der Platte fortpflanzenden elastischen Schwingungen aber dienen
ihre gegenüberliegenden Stirnseiten.
Das Ausführungsbeispiel des magnetoakustischen Gebers gemäss Fig. 5 und 6 ist analog der Ausführung
des Gebers gemäss Fig. 3 und 4.
Sin Unterschied besteht darin, dass eine magnetostrikt ive Platte 10 (Fig. 5) in diesem Geber eine
U-Form aufweist, und innerhalb dieser Platte befindet sich der Konzentrator f>
mit der ihn umschliessenden Solenoidspule 7. Als Reflektoren 11 (Fig. 5 und S) der
sich in der Platte 10 fortpflanzenden elastischen
Schwingungen dienen ihre Stirnseiten.
In diesem Ausführungsbeispiel des 'magnetoakustischen Gebers ist eine Schutzeinrichtung 12 (Fig. 5)
vorgesehen, welche zwischen der magnetostriktiven Platte 10 und einem ferromagnetischen Prüfgut 13 liegt,
das in diesem Fall ein zylindrisches Erzeugnis darstellt, wie es in Fig. 6 abgebildet ist. Die Schutzeinrichtung
12 (Fig. 5') gibt an der Seite der Platte deren Form und an der Seite des Prüfgutes 13 dessen
Form wieder.
Sine derartige Gestaltung des Gebers ermöglicht eine wesentliche Verringerung seiner Abmessungen und
eine Verlängerung seiner Lebensdauer.
Die Arbeitsweise des magnetoakustischen Gebers
zum Ultraschallwerkstoffprüfgerät ist wie folgt.
Die Induktivitätsspule 2 (Pig. 1 und 2) wird an
ein Ultraschallwerkstoffprüfgerät (in Pig. nicht dargestellt,
da er zum Gegenstand der Erfindung nicht gehört) angeschlossen. Die Induktivitätsspule 2 erzeugt in der
magnetostriktiven Platte 3 ein magnetisches tangentiales
Wechselfeld. Bei Aufstellung der magnetostriktiven Platte 3 auf das Prüf gut 4 erzeugt der TTagnet 1 in der magnet
ostriktiven Platte 3 ©in normales magnetisches Gleichfeld.
Wenn das Prüfgut 4 einen Oberflächenfehler 14
(Pig. 1) aufweist, der in der Zeichnung durch eine punktierte linie bedingt dargestellt ist, wird das
normale magnetische Ausgangs-Gleichfeld aufgrund einer Verzerrung der Kraftlinien durch den Pehler 14 verzerrt.
Dabei entsteht in der magnetostriktiven Platte 3 ein tangentiales magnetisches Gleichfeld, in dessen Gegenwart
in der magnetostriktiven Platte 3 elastische Schwingungen angeregt werden. Bei der Portpflanzung
über die Platte 3 werden elastische Schwingungen, die von den Reflektoren 5 vielfach reflektiert werden,
unter der Induktivitätsspule 2 addiert, in ein magnetisches Wechselfeld umgevi/andelt, durch die Induktivitäts-·
spule 2 aufgefangen und durch das Werkstoffprüfgerät
registriert.
Die Arbeitsweise des magnetoakustischen Gebers
gernäss Pig. 3 his 6 ist der Arbeitsweise des magnetoakustischen
Gebers gemäss Pig. 1 und 2 ähnlich.
Der zum Patent angemeldete magnetoakustische Geber zum Ultraschallwerkstoffprüfgerät ermöglicht eine Srveiterung
der funktioneilen Tiöglichkeiten dieses Y/erk-.30
stoffprüfgeräts, gewährleistet das Auffinden der Oberflächenfehler
kleiner geometrischer Abmessungen, ohne Kontaktflüssigkeiten und Schmierungen anzuwenden, und
gewährleistet eine operative Überprüfung der Ergebnisse
der H'agnetpulverprüfungen.
Claims (6)
- VSESOJUZNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY INSTITUT PO RAZRABOTKE NERAZRUSHAJUSCHIKH METODOV I SREDSTV KONTROLYA KACHESTVA MATERIALOV - "VNIINK" KISHINEV /UDSSRmagiietoaiiustisgher geber für ultrascpiallwerkstoffprÜfgerÄtpatentansprücheiD'vIagnetoakustischer Geber für Ultraschallwelle stoffprüfgerät, welcher- einen Magnet und- eine Induktivitätsspule enthält, die im vorgegebenen Abschnitt einer magnetostriktiven Platte, welche auf einem Prüfgut aufliegt, ein normales magnetisches Gleichfeld bzw. ein Wechselfeld erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass- die Induktivitätsspule in Form einer Solenoidspule (2, 7) gestaltet ist, welche bezüglich der magnetostriktiven Platte (3, B, 10) so angeordnet ist, dass sie darin ein tangentiales magnetisches Wechselfeld erzeugt, in der magnetostriktiven Platte (3, 8,10) selbst aber- Reflektoren (5, 9, 11) für die sich in ihr fortpflanzenden elastischen Schwingungen angebracht sind, die senkrecht zur Achse der Solenoidspule (2, 7) auf dem Wege der Portpflanzung der elastischen Schwingungen angeordnet sind.
- 2. Magnetoakustischer Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass- die Reflektoren (5, 9, 11) bezüglich der SoIenoidspule (2, 7) symmetrisch angeordnet sind.
- 3· Magnetoakustischer Geber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass- die Solenoidspule (2) den Magnet (1) umschliesst.
- 4. Magnetoakustischer Geber nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, dass im Geber- ein Konzentrator (6) des magnetischen Feldes vorgesehen ist,- die Solenoidspule (7) aber diesen Konzentrator (6) umschliesst.
- 5. Magnetoakustischer Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass- die magnetostriktive Platte (10) U-förmig gestaltet und in ihrem Inneren die Solenoidspule (7) angeordnet ist,- als Reflektoren (11) elastischer Schwingungen die Stirnseiten der Platte (10) dienen.
- 6. Magnetoakustischer Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem- eine Schutzvorrichtung (12) vorgesehen ist, welche zwischen der magnetostriktiven Platte (10) und dem Prüfgut (13) untergebracht ist und welche an der Seite der Platte (10) deren Form und an der Seite des Prüfgutes (13) dessen Form wiedergibt.
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